DE102006038411A1

DE102006038411A1 - Empfänger und Verfahren zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals

Info

Publication number: DE102006038411A1
Application number: DE102006038411A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dawid; Matthias Hillebrand; Steffen Dr. Paul; Lothar Winkler; Manfred Dr. Zimmermann
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Intel Deutschland GmbH
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-05-15
Also published as: US20080043828A1; US8340170B2

Abstract

Ein Empfänger zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals weist einen Entzerrer (203) auf, dem das Datensignal zuführbar ist. Der Entzerrer (203) weist eine Mehrzahl von Filtern (303, 304, 305, 306) und eine an die Filter (303, 304, 305, 306) gekoppelte Schaltvorrichtung (206) auf. Eine Auswahlvorrichtung (205) ermittelt in Abhängigkeit des Kanalprofils eine erste Zahl und eine zweite Zahl. Die Schaltvorrichtung (206) ist derart eingerichtet, dass sie eine der ersten Zahl entsprechende Anzahl von linearen Filtern (303, 304, 305, 306) zu einem ersten Gesamtfilter verbindet und eine der zweiten Zahl entsprechende Anzahl von linearen Filtern (303, 304, 305, 306) zu einem zweiten Gesamtfilter verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Empfänger sowie ein Verfahren zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals.
Insbesondere in Mobilfunksystemen unterliegen Datensignale, die von einem Sender zu einem Empfänger übertragen werden, Einflüssen des physikalischen Übertragungskanals. Einen dieser Einflüsse stellt die so genannte Mehrwege-Ausbreitung dar, bei der ein Datensignal beispielsweise durch Reflektion, Streuung oder Beugung an unterschiedlichen Hindernissen – wie an Bergen oder an Gebäuden – beeinflusst ist. Aufgrund der Mehrwege-Ausbreitung treten am Eingang des Empfängers mehrere Empfangsversionen des übertragenden Datensignals auf, die zeitlich zueinander verschoben und unterschiedlich abgeschwächt sind. Die Empfangsversionen überlagern sich am Eingang des Empfängers zu einem eingehenden Datensignal. Damit verursachen die unterschiedlichen Laufzeiten von Mehrwegekomponenten auf ihren Ausbreitungspfaden eine zeitliche Dispersion des übertragenen Datensignals. Infolgedessen stört ein Symbol des übertragenen Datensignals seine Nachbarsymbole bzw. existieren Störungen im Symbol durch Nachbarsymbole, so dass Signalverzerrungen im empfangenen Datensignal entstehen. Dieser Effekt wird als Intersymbol-Interferenz (ISI) bezeichnet.
Das empfangene Datensignal weist ein Kanalprofil auf, in dem sich die Signalenergie eines Symbols des Datensignals um zeitlich verschiedene Punkte häuft. Die Anhäufungen weisen zusätzlich eine Breite auf, die durch benachbarte Mehrwegekomponenten verursacht ist. Typische Mehrwege-Kanalverzögerungen liegen beispielsweise in einem städtischen Bereich bei 4 μs. In bergigen Gebieten werden jedoch mehrfache Echos des Übertragungssignals erzeugt, so dass dieses mit Verzögerungen von bis zu 20 μs eintreffen kann. Dieses Szenario muss jeder Empfänger berücksichtigen. Durch die ISI verringert sich die Übertragungsqualität des Kommunikationssystems erheblich.
Um die erzielbare Datenübertragungsrate des Kommunikationssystems anzuheben, werden häufig parallele logische Kanäle zur Datenübertragung eingesetzt. Dies ist beispielsweise in dem UMTS-Standard nach Release 99 oder Release 4 der Fall; ein weiteres Beispiel ist der so genannte High-Speed-Down-Link-Packet-Access (HSDPA). In den genannten Beispielen wird die Anzahl der logischen Kanäle durch eine Anzahl parallel verwendeter Spreizcodes erzielt, wobei jedem logischen Kanal ein Spreizcode zugeordnet ist. Die logischen Kanäle werden auch als Code-Kanäle bezeichnet. Durch Konstruktion sind die Spreizcodes zueinander orthogonal, so dass sich die Code-Kanäle auf einem einzigen Ausbreitungspfad nicht gegenseitig stören. Durch die ISI entsteht bei einer Entspreizung eine Störung der parallelen Code-Kanäle untereinander, so dass das Signal zu Interferenzverhältnis (Signal to Interference Ratio oder SIR) sinkt. Infolge sinkt die erreichbare Datenübertragungsrate des Kommunikationssystems.
Es ist bekannt, zur Erhöhung der Übertragungsqualität einen Rake-Empfänger einzusetzen. Die Funktionsweise eines Rake-Empfängers besteht darin, energiereiche Empfangsversionen des empfangenen Datensignals in Rake-Fingern, d. h. in einzelnen Korrelationsempfängern, getrennt auszuwerten und das Datensignal amplituden- und phasenrichtig zur Maximierung der empfangenen Signalenergie zu rekonstruieren.
Die Funktionsweise des Rake-Empfängers ist vorteilhaft, wenn eine ausreichende zeitliche Trennung zwischen verschiedenen Signalpfaden des Datensignals, d. h. zwischen verschiedenen zeitlich versetzten Anhäufungen der Signalenergie vorhanden ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Spreiz- Faktoren hoch gewählt sind, d. h. eine hohe Anzahl von Chips zur Aufspreizung eines einzelnen Datensymbols gewählt ist. Ein Rake-Empfänger ist für ein Kommunikationssystem mit geringen Spreizfaktoren nur einsetzbar, wenn die Anzahl der parallelen logischen Kanäle gering bleibt, beispielsweise für HDSPA nicht größer als fünf ist.
Eine weitere Möglichkeit zum Entzerren der ISI besteht in der Verwendung eines Entzerrers, der einen linearen Filter mit variablen Filterkoeffizienten aufweist. Zu der Berechnung der Filterkoeffizienten, die die Eigenschaften eines Übertragungskanals berücksichtigen, ist ein Koeffizientenalgorithmus erforderlich, der eine Matrixinversion beinhaltet. Die Rechenkomplexität wächst kubisch mit der Dimension der Matrix, die der Länge des linearen Filters entspricht. Technologisch sind der Matrixdimension Grenzen gesetzt, da die Inversion der Matrix in einem bestimmten Zeitraum erfolgen muss. üblicherweise kann mit einem Entzerrer ein Datensignal zuverlässig entzerrt werden, das über einen Übertragungskanal mit einer Kanallänge, die kleiner als die Entzerrerlänge ist, übertragen wurde. In einer realen Umgebung können Übertragungskanäle jedoch Kanallängen von 20 μs und mehr haben.
Aus dem Dokument [1] ist eine Architektur bekannt, die zwei oder mehrere adaptive Entzerrer aufweist, die geeignet ist, die Filterkoeffizienten variabel anzupassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Empfänger bzw. ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine hohe Übertragungsqualität erreicht werden kann, wenn hohe Datenübertragungsraten gewünscht sind.
Das Problem wird durch einen Empfänger bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 13 gelöst.
Der Empfänger zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals weist einen Entzerrer auf, dem das Datensignal zuführbar ist. Der Entzerrer weist eine Vielzahl von Filtern und eine an die Filter gekoppelte Schaltvorrichtung auf. Der Empfänger weist weiterhin eine Auswahlvorrichtung auf, die derart eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit des Kanalprofils eine erste Zahl und eine zweite Zahl ermittelt. Die Schaltvorrichtung ist derart eingerichtet, dass sie eine der ersten Zahl entsprechende Anzahl von linearen Filtern zu einem ersten Gesamtfilter verbindet und eine der zweiten Zahl entsprechende Anzahl von linearen Filtern zu einem zweiten Gesamtfilter verbindet.
Das Verfahren zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals weist die folgenden Schritte auf:

– Ermitteln eines Kanalprofils auf Grundlage eingegangener Datensignale,
– Ermitteln einer ersten Zahl und einer zweiten Zahl in Abhängigkeit von Eigenschaften des Kanalprofils,
– Verbinden einer der ersten Zahl entsprechenden Anzahl von linearen Filtern in einem Entzerrer zu einem ersten Gesamtfilter und
– Verbinden einer der zweiten Zahl entsprechenden Anzahl von linearen Filtern in einem Entzerrer zu einem zweiten Gesamtfilter.

Es ist ein Grundgedanke der Erfindung, dass der im Empfänger vorgesehene Entzerrer wenigstens in den ersten Gesamtfilter und einen zweiten Gesamtfilter auftrennbar ist. Der erste Gesamtfilter setzt sich aus einer Anzahl von Filtern zusammen, die der ersten Zahl entspricht. Damit wird die Filterlänge des ersten Gesamtfilters durch die erste Zahl bestimmt. Der zweite Gesamtfilter setzt sich aus einer Anzahl von Filtern zusammen, die der zweiten Zahl entspricht. Damit wird die Filterlänge des zweiten Gesamtfilters durch die zweite Zahl bestimmt.
In anderen Worten formuliert ist durch die Schaltvorrichtung eine erste Filterlänge des ersten Gesamtfilters und eine zweiten Filterlänge des zweiten Gesamtfilters einstellbar. Die Auswahl der ersten Filterlänge erfolgt aufgrund der ersten Zahl und die Auswahl der zweiten Filterlänge erfolgt aufgrund der zweiten Zahl.
Die erste Zahl und die zweite Zahl werden in Abhängigkeit des Kanalprofils ermittelt. Damit kann die erste Filterlänge und die zweite Filterlänge vorteilhafterweise den Bedingungen des Übertragungskanals angepasst werden. Der Empfänger ist somit geeignet, das Datensignal für verschiedene Kanalprofile zu entzerren. Durch die Anpassung der Filterlänge an die Bedingungen wird die Anzahl der Rechenoperationen bei einer Bestimmung der Filterkoeffizienten verringert. Die Zuweisung einzelner oder mehrerer Filter zur Zusammensetzung der einzelnen Gesamtfilter kann flexibel geändert werden.
Weist beispielsweise das Kanalprofil eine erste Anhäufung und eine zweite Anhäufung auf, wobei die erste Anhäufung eine größere Breite als die zweite Anhäufung zeigt, so wird durch die Auswahlvorrichtung eine erste Zahl ermittelt, die größer ist als die zweite Zahl. Entsprechend werden mehr Filter verbunden, um das erste Gesamtfilter zu bilden, als Filter verbunden werden, um das zweite Gesamtfilter zu bilden. Das erste Gesamtfilter hat in diesem Beispiel eine größere Filterlänge als das zweite Gesamtfilter. Das erste Gesamtfilter und das zweite Gesamtfilter können als einzelne Entzerrer verwendet werden. Die Ausgangssignale der Gesamtfilter können später zusammengeführt werden, um ein entzerrtes Gesamtsignal zu erhalten. Damit ist das erste Gesamtfilter geeignet, zur Entzerrung der ersten Anhäufung im Kanalprofil genutzt zu werden, während das zweite Gesamtfilter zur Entzerrung der zweiten Anhäufung nutzbar ist.
Insbesondere sind der Empfänger und das erfindungsgemäße Verfahren somit dazu geeignet, eine hohe Übertragungsqualität zu erreichen, wenn hohe Datenübertragungsraten gewünscht sind.
Dabei ist die Aufteilung nicht nur auf zwei Gesamtfilter beschränkt. Bei einer größeren Anzahl von Anhäufungen können auch drei oder mehr Gesamtfilter gebildet sein, wodurch deren Filterlänge durch eine entsprechend bestimmte dritte Zahl bzw. weitere, jeweilig bestimmte Zahlen festgelegt ist.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
In einer Ausgestaltung ist der Entzerrer derart eingerichtet, dass das Datensignal dem ersten Gesamtfilter und dem zweiten Gesamtfilter zuführbar ist.
Diese Ausgestaltung erlaubt in vorteilhafter Weise einen parallelen Aufbau des Entzerrers. Der Entzerrer weist nunmehr einen ersten Gesamtfilter und einen zweiten Gesamtfilter auf, denen ein empfangenes Datensignal jeweils zuführbar ist.
In einer Weiterbildung ist der Entzerrer derart eingerichtet, dass das Datensignal dem zweiten Gesamtfilter über ein Verzögerungselement zuführbar ist.
Der Entzerrer kann damit die Struktur eines Rake-Empfängers annehmen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn dem zweiten Gesamtfilter das empfangene Datensignal zu einem anderen Zeitpunkt als dem ersten Gesamtfilter zugeführt ist. Durch eine geeignete Wahl der Verzögerung kann bei einem Kanalprofil mit mehreren zeitlich getrennten Empfangsversionen bzw. Anhäufungen der Signalenergie jeder Gesamtfilter zum Entzerren einer der Empfangsversionen bzw. Anhäufungen verwendet werden. Das Signal kann anschließend zu einem Datensignal rekonstruiert werden, wobei die empfangene Signalenergie maximiert ist.
In einer Weiterbildung weist der Empfänger ein Speicherelement auf, das an den Entzerrer gekoppelt ist, wobei das Datensignal abschnittsweise im Speicherelement hinterlegbar ist.
Damit kann das eingegangen Datensignal abschnittsweise hinterlegt und anschließend dem ersten Gesamtfilter und/oder dem zweiten Gesamtfilter zugeführt werden.
In einer Ausgestaltung ist das Speicherelement derart eingerichtet, dass die hinterlegten Daten beliebig auslesbar sind.
Dadurch können die Daten dem ersten Gesamtfilter und/oder dem zweiten Gesamtfilter zu beliebigen Zeitpunkten zugeführt werden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, dass die Zeitpunkte frei wählbar sind, so dass der Entzerrer dynamisch unterschiedlichen Kanalprofilen angepasst werden kann. Damit lässt sich die Qualität der Datenübertragung auch während des Betriebs des Empfängers anpassen bzw. erhöhen.
In einer Ausgestaltung weist der Entzerrer wenigstens drei Filter auf.
Weil die Filterlänge des ersten Gesamtfilters und des zweiten Gesamtfilters sind durch die Wahl der jeweiligen Anzahl an verbundenen Filter einstellbar, kann somit in vorteilhafterweise mit der Einstellung der Filterlänge eine einem Ausbreitungspfad entsprechende Dispersion im Übertragungskanal berücksichtigt werden. Dabei kann berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Anhäufungen, d.h. Empfangsversionen, über unterschiedliche Ausbreitungspfade übertragen sind, wobei bei unterschiedlichen Ausbreitungspfaden verschieden Dispersionseigenschaften vorliegen können.
Beispielsweise sind in einem einfachen Fall, bei dem die Dispersion für zwei Ausbreitungspfade gleich oder ähnlich ist, dem ersten Gesamtfilter und dem zweiten Gesamtfilter jeweils ein Filter zugeordnet. In einem weiteren Bespiel, bei dem die Dispersion verschieden ist, ist dem ersten Gesamtfilter ein Filter zugeordnet und das zweite Gesamtfilter entsteht durch ein Verbinden von zwei Filtern. Es ist ebenso der Fall denkbar, dass eine einzelne, sehr breite Anhäufung das Kanalprofil charakterisiert, so dass das erste Gesamtfilter die drei miteinander verbundene Filter aufweist, während das zweite Gesamtfilter kein Filter aufweist.
In einer Weiterbildung weist der Empfänger eine Schätzvorrichtung zum Ermitteln des Kanalprofils auf.
In einer Weiterbildung ist die Schätzvorrichtung derart eingerichtet, dass das Kanalprofil auf Grundlage von Pilotsignalen ermittelbar ist, die von den Datensignalen verschieden sind.
In einer Weiterbildung weist der Entzerrer je einen Entzerrpfad für einen Diversitätsmodus auf.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine schematische Darstellung eines Kanalprofils mit zeitlich versetzten Anhäufungen von Signalenergie,
2 eine schematische Darstellung eines Empfängers zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals,
3 eine schematische Darstellung eines Entzerrers in einem Empfänger zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals,
4 eine schematische Darstellung eines FIR-Filters und
5 eine detaillierte Ausgestaltung eines Entzerrers mit Filterelementen für zwei Diversitätsmoden.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kanalprofils mit zeitlich versetzten Anhäufungen von Signalenergie.
Das Kanalprofil ist in Form des zeitlichen Verlaufs der Signalenergie eines Symbols aufgetragen. In dem Diagramm ist auf einer Abzisse 101 die Zeit angegeben, über die auf einer Ordinate 102 die Signalenergie aufgetragen ist. Die Signalenergie zeigt zunächst an einem ersten Zeitpunkt eine erste Anhäufung 103, zu einem späteren Zeitpunkt eine zweite Anhäufung 104 und zu einem noch späteren Zeitpunkt eine dritte Anhäufung der Signalenergie 105. Die erste Anhäufung 103, die zweite Anhäufung 104 und die dritte Anhäufung 105 der Signalenergie entsprechen jeweils einem Ausbreitungspfad des Signals über einen physikalischen Übertragungskanal. Die drei Anhäufungen sind von einander deutlich getrennt. Die mit jeder Anhäufung übertragene Energie ergibt sich aus der Fläche, die von der jeweiligen Anhäufung eingeschlossen ist. Somit wird in dem gezeigten Beispiel mit der ersten Anhäufung 103 der größte Signalpegel übertragen. Die Anhäufung 103 ist durch einen Ausbreitungspfad entstanden, der eine hohe Dispersion aufzeigt, so dass die Anhäufung sehr breit ausgestaltet ist. Die Anhäufung 104 zeigt einen geringeren Signalpegel als die erste Anhäufung 103. Sie ist über einen Ausbreitungspfad übertragen, der eine höhere Dämpfung aufweist als der Ausbreitungspfad der ersten Anhäufung 103. Die mit dem Ausbreitungspfad der zweiten Anhäufung 104 verbundene Dispersion führt ebenfalls zu einer Verbreiterung des Symbols. Zudem zeigt die Anhäufung 104 zwei Maxima, die sehr nahe beieinander liegen. Diese sind beispielsweise dadurch entstanden, dass zwei Ausbreitungspfade zu einer fast zeitgleichen Verzögerung führen, so dass sich die Empfangsversionen der beiden Ausbreitungspfade zu der zweiten Anhäufung 104 verschmieren. Die dritte Anhäufung 105 zeigt einen Signalpegel, der wesentlich geringer ist, als der Signalpegel der beiden vorhergehenden Anhäufungen. Damit ist das Symbol über einen Ausbreitungspfad übertragen, der eine starke Dämpfung aufweist.
2 zeigt die schematische Darstellung eines Empfängers zum Empfangen eines Kanalprofil aufweisenden Datensignals. Der Empfänger hat einen Eingang 201. Über ihn wird ein abgetastetes und digitalisiertes Empfangsdatensignal zugeführt. Der Eingang ist mit einem Impulsformungsfilter 202 verbunden. Dieses ist beispielsweise ein Wurzelkosinusfilter. Das Impulsformungsfilter 402 ist mit einem Entzerrer 203 zum Entzerren des eingegangenen Datensignals und einer Schätzvorrichtung 204 verbunden. In der Schätzvorrichtung 204 wird durch Korrelationsprozeduren und gegebenenfalls weiteren Mittelungsverfahren ein Kanalprofil, insbesondere ein Verzögerungsprofil des Übertragungskanals, ermittelt. Die Schätzvorrichtung 204 ist mit einer Auswahlvorrichtung 205 verbunden, die ihrerseits mit einer in dem Entzerrer 203 angeordneten Schaltvorrichtung 206 (gestrichelt dargestellt) verbunden ist. Nicht dargestellt sind im Entzerrer vorgesehene Filter. Der Entzerrer 203 ist ausgangsseitig mit einer Demodulationseinheit 207 verbunden, der vom Entzerrer ein entzerrtes Datensignal zugeführt ist. In der Demodulationseinheit 207 wird das entzerrte Datensignal weiterverarbeitet und schließlich an einem Ausgang 208 bereitgestellt.
3 zeigt die schematische Darstellung eines Entzerrers und einen Empfänger zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals. Der Entzerrer weist einen Entzerrereingang 301 auf, der mit einem Datenspeicher 302 verbunden ist. Der Datenspeicher 302 dient zum Ausgleich der zeitlichen Verzögerung zwischen Anhäufung und dem Kanalprofil. Dazu kann der Datenspeicher beispielsweise als Ringspeicher organisiert sein. Der Datenspeicher 302 ist mit einem ersten Filter 303 verbunden. Weiterhin ist der Datenspeicher 302 mit einem ersten Schaltelement 307, einem zweiten Schaltelement 308, und einem dritten Schaltelement 309 verbunden. Das erste Schaltelement 307 ist ebenfalls mit dem ersten Filter 303 und einem zweiten Filter 304 verbunden. Je nach einem gewühlten Zustand des ersten Schaltelements 307 ist so das zweite Filter eingangsseitig entweder mit dem Datenspeicher 302 oder mit dem ersten Filter 303 verbunden. Das zweite Schaltelement 308 ist mit einem dritten Filter 305 und dem zweiten Filter 304 verbunden. Je nach einem Schaltzustand des zweiten Schaltelements 308 ist das dritte Filter eingangsseitig mit dem Datenspeicher 302 oder dem zweiten Filter 304 verbunden. Das dritte Schaltelement 309 ist mit einem vierten Filter 306 und dem dritten Filter 304 verbunden. Je nach einem Schaltzustand des dritten Schaltelements 309 ist das vierte Filter 306 entweder mit dem Datenspeicher 302 oder dem dritten Filter 305 verbunden. Das erste Filter 303, das zweite Filter 304, das dritte Filter 305 sowie das vierte Filter 306 sind ausgangsseitig mit einem Addierer 310 verbunden. Der Addierer 310 addiert die Ausgangssignale des ersten Filters 303 des zweiten Filters 304, des dritten Filters 305 und des vierten Filters 306. Das addierte Signal wird von dem Addierer 310 an einem Entzerrerausgang 311 bereitgestellt.
Der in 3 gezeigte Entzerrer kann beispielsweise in dem in 2 gezeigten Empfänger angeordnet sein. Das gezeigte Ausführungsbeispiel weist vier Filter auf. Die Filter sind beispielsweise lineare Filter mit vier Anzapfungen zum Aufbringen der Filterkoeffizienten. In einer Ausführungsform, die besonders bevorzugt eingesetzt wird, sind ca. zehn lineare Filter vorgesehen. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, eine größere oder kleinere Anzahl von Filter in dem Entzerrer vorzusehen. Die Anzahl der Schaltelemente wird entsprechend gewählt.
Das erste Schaltelement 307, das zweite Schaltelement 308 und das dritte Schaltelement 309 sind zusammen Bestandteile der Schaltvorrichtung zum Umschalten der Entzerrereigenschaften. In der 3 ist ein Zustand der Schaltvorrichtung gezeigt, bei dem das erste Schaltelement 307 das zweite Filter 304 und das erste Filter 303 zu einem ersten Gesamtfilter verbinden. Das zweite Schaltelement verbindet das dritte Filter 305 eingangsseitig mit dem Datenspeicher 302. Das dritte Schaltelement 309 verbindet das vierte Filter 306 ebenfalls mit dem Datenspeicher 302. Die Zustände der Schaltelemente sind beispielhaft für ein Kanalprofil gewählt, das in 1 gezeigt ist. Das erste Filter 303 und das zweite Filter 304 dienen als Gesamtfilter zum Entzerren der Empfangsversion die in der ersten Anhäufung 103 übertragen ist. Diese Empfangsversion ist besonders breit, so dass ein Gesamtfilter mit möglichst großer Filterlänge vorgesehen ist, während die Empfangsversion der zweiten Anhäufung 104 und der dritten Anhäufung 105 so breit sind, dass sie mit einem linearen Filter mit geringer Filterlänge entzerrt werden können. Die erste Anhäufung 103 und die zweite Anhäufung 104 sowie die dritte Anhäufung 105 sind zeitlich derart voneinander getrennt, dass die Signalenergie jeweils unabhängig voneinander bei der Entzerrung berücksichtigt werden kann.
Der Entzerrer verwirklicht damit den Aspekt, dass der Entzerrer in einzelne Gesamtfilter aufgetrennt werden kann, die aus einer Datenquelle bzw. dem Datenspeicher 302 gespeist werden, wobei den einzelnen Gesamtfiltern zugeführten Datenströme zeitlich versetzt sind. Die Zuweisung einzelner oder mehrerer linearer Filter zu Ausschnitten des Kanalprofils können durch die Wahl der Zustände der Schaltelemente flexibel geändert werden. Der Entzerrer bedient sich dabei sowohl des Prinzips des linearen Filters, sowie auch des Prinzips eines Rake-Empfängers, in dem einzelne Filter einzelnen Ausbreitungspfaden zugeordnet werden. Die Anzahl der Kanalkoeffizienten, die für die einzelnen Filter bzw. die Gesamtfilter bestimmt werden müssen, kann dann mit auf eine Matrix mit geringer Dimension reduziert werden, so dass die Algorithmen zur Bestimmung der Kanalfilter schnell durchgeführt werden können. Andere Kanalprofile werden entsprechend durch eine andere Wahl der Zustände der Schaltelemente bei der Entzerrung berücksichtigt.
Das erste Filter 303, das zweite Filter 304, das dritte Filter 305 und das vierte Filter 306 können als lineares Filter bzw. als so genannte Finite-Impulse-Response-Filter (FIR-Filter) ausgeführt sein.
4 zeigt die schematische Darstellung eines FIR-Filters. Das FIR-Filter hat einen Eingang 401, der mit einem ersten Verzögerungselement 402 verbunden ist. Das erste Verzögerungselement 402 ist ausgangsseitig mit einem zweiten Verzögerungselement 403 und einem ersten Multiplizierer 404 verbunden. Das zweite Verzögerungselement 403 ist ausgangsseitig mit einem dritten Verzögerungselement 405 und einem zweiten Multiplizierer 406 verbunden. Das dritte Verzögerungselement 405 ist an den Eingang eines vierten Verzögerungselements 407 und an einen dritten Multiplizierer 408 gekoppelt. Der erste Multiplizierer 404 multipliziert ein Ausgangssignal des ersten Verzögerungselements 402 mit einem ersten Filterkoeffizienten, der an einem ersten Anzapfungspunkt 409 zugeführt ist. Der zweite Multiplizierer 406 multipliziert ein Ausgangssignal des zweiten Verzögerungselements 403 mit einem zweiten Filterkoeffizienten, der an einem zweiten Anzapfungspunkt 410 zugeführt ist. Der dritte Multiplizierer multipliziert ein Eingangssignal des vierten Verzögerungselements mit einem dritten Filterkoeffizienten, der an einen dritten Anzapfungspunkt 411 zugeführt ist. Die Ausgangssignale des ersten Multiplizierers 404, des zweiten Multiplizierers 406 und des dritten Multiplizierers 408 werden in einem Addierer 412 aufsummiert. Das dritte Verzögerungselement 407 ist ausgangsseitig an einen ersten Ausgang 413 gekoppelt, und der Addierer 412 ist ausgangsseitig an einen zweiten Ausgang 414 gekoppelt. Am zweiten Ausgang 414 liegt das aufsummierte Signal der aus den unterschiedlichen Multiplizierern enthaltenen Komponenten bereit, dieses Ausgangssignal ist das gefilterte Signal des am Eingang zugeführten Datensignals. Der erste Ausgang 413 ist geeignet, in einem Entzerrer gemäß der Ausführungsform nach 3 an eines der Schaltelemente gekoppelt zu werden. Der Gesamtfilter kann durch ein Zusammenschalten eines Eingangs eines nachfolgenden Filters an den ersten Ausgang 413 ein Filter mit größerer Filterlänge erzeugt werden.
In 4 sind beispielhaft drei Multiplizierer bzw. drei Anzapfungspunkte dargestellt, um Filterkoeffizienten dem FIR-Filter zuzuführen. Es ist möglich, mehrere dieser Anzapfungspunkte und Multiplizierer vorzusehen, wobei entsprechend zwischen dem dritten Verzögerungselement 405 und dem vierten Verzögerungselement 407 weitere Verzögerungselemente und Multiplizierer vorgesehen sind, und die Multiplizierer ausgangsseitig an den Addierer 412 gekoppelt sind. Derart ist ein Filter mit höherer Filterlänge ausgestaltet.
5 zeigt eine detaillierte Ausgestaltung eines Entzerrers mit Filterelementen für Diversitätsmoden. Der Entzerrer weist einen Eingang 501 auf, der an einen Datenspeicher 502 gekoppelt ist. Der Datenspeicher ist beispielsweise als Ringspeicher abgelegt, oder auch als dynamischer Zugriffsspeicher, in dem abschnittsweise das eingehende Datensignal abgelegt ist.
Der Entzerrer weist weiterhin eine Kette aus Verzögerungselementen auf. Ein erstes Verzögerungselement 503 ist eingangsseitig an den Datenspeicher 502 gekoppelt. Dies kann beispielsweise durch einen Lesezeiger geschehen, der auf einer Adresse des Datenspeichers zugreift. Das erste Verzögerungselement 503 ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines zweiten Verzögerungselements 504 gekoppelt. Das zweite Verzögerungselement 504 ist ausgangsseitig mit dem Eingang eines dritten Verzögerungselements 505 verbunden. Das dritte Verzögerungselement 505 ist ausgangsseitig mit einem Schaltelement 506 (gestrichelt dargestellt) verbunden. Das Schaltelement 506 ist über einen Lesezeiger an den Datenspeicher 502 gekoppelt, so dass es eine Adresse aus dem Datenspeicher 502 auslesen kann. Das Schaltelement 506 ist zudem an ein viertes Verzögerungselement 507 gekoppelt. Je nach einem Schaltzustand des Schaltelements 506 ist der Eingang des vierten Verzögerungselements 507 entweder über den Lesezeiger an den Datenspeicher 502 gekoppelt, oder an den Ausgang des dritten Verzögerungselements 505 gekoppelt. Ausgangsseitig ist das vierte Verzögerungselement 507 an ein fünftes Verzögerungselement 508 gekoppelt. Das fünfte Verzögerungselement 508 ist ausgangsseitig an ein sechstes Verzögerungselement 509 gekoppelt. Das Verzögerungselement 509 ist an einen vierten Ausgang 534 des Entzerrers gekoppelt, an dem beispielsweise ein zweites Schaltelement gekoppelt ist, um eine Fortsetzung der Filterstruktur anzukoppeln, wie dies auch in 3 dargestellt ist.
Der Ausgang des ersten Verzögerungselements 503 ist an einen ersten Multiplizierer 510, an einen siebten Multiplizierer 516 und an einen dreizehnten Multiplizierer 522 gekoppelt. Der Ausgang des zweiten Verzögerungselements 504 ist an einen zweiten Multiplizierer 511 an einen achten Multiplizierer 517 und an einen vierzehnten Multiplizierer 523 gekoppelt. Der Ausgang des dritten Verzögerungselements 505 ist an einen dritten Multiplizierer 512 an einen neunten Multiplizierer 518 und an einen fünfzehnten Multiplizierer 524 gekoppelt. Der Ausgang des vierten Verzögerungselements ist an einen vierten Multiplizierer 513 und an einen zehnten Multiplizierer 519 und an einen sechzehnten Multiplizierer 525 gekoppelt. Der Ausgang des fünften Verzögerungselements 508 ist an einen fünften Multiplizierer 514, einem elften Multiplizierer 520 und an einen siebzehnten Multiplizierer 526 gekoppelt. Der Ausgang des sechsten Verzögerungselements 509 ist an einen sechsten Multiplizierer 515, einen zwölften Multiplizierer 521 und einen achtzehnten Multiplizierer 527 gekoppelt. Die Multiplizierer weisen jeweils zusätzlich eine Anzapfung auf, über die ein jeweiliger Filterkoeffizient zugeführt ist. Die Ausgänge des ersten Multiplizierers 510, des zweiten Multiplizierers 511 und des dritten Multiplizierers 512, sowie des vierten Multiplizierers 513, des fünften Multiplizierers 514 und des sechsten Multiplizierers 515 sind an einen ersten Addierer 528 gekoppelt, in dem die jeweiligen Ausgangssignale summiert werden, um an einen ersten Ausgang des Entzerrers 531 bereitgestellt zu werden.
Die Ausgänge des siebten Multiplizierers 516, des achten Multiplizierers 517, des neunten Multiplizierers 518, sowie des zehnten Multiplizierers 519, des elften Multiplizierers 520 und des zwölften Multiplizierers 521 sind an einen zweiten Addierer 529 gekoppelt, so dass die Ausgangssignale der oben genannten Multiplizierer zu einem Ausgangssignal summiert werden, dass an einen zweiten Ausgang des Entzerrers 532 bereitgestellt ist. Die Ausgänge des dreizehnten Multiplizierers 522, des vierzehnten Multiplizierers 523, des fünfzehnten Multiplizierers 524, sowie des sechzehnten Multiplizierers 525, des siebzehnten Multiplizierers 526 und des achtzehnten Multiplizierers 527 an einen dritten Addierer 530 gekoppelt, so dass die Ausgangssignale der genannten Multiplizierer zu einem Ausgangssignal summiert werden, dass an einen dritten Ausgang des Entzerrers 533 bereitgestellt ist.
Die gezeigte Struktur des Entzerrers weist damit im Wesentlichen drei FIR-Filter auf, die in vorteilhafter Weise gemeinsam die Kette der Verzögerungselemente nutzen. In einem Schaltzustand des Schaltelements 506 entsteht ein gemeinsamer Gesamtfilter, wenn das vierte Verzögerungselement 507 eingangsseitig an den Ausgang des dritten Verzögerungselements 505 gekoppelt ist. In dem anderen Fall ist das vierte Verzögerungselement 507 ausgangsseitig an einer Adresse des Datenspeichers 502 gekoppelt. Derart sind zwei parallel arbeitende Entzerrer vorgesehen. Die Entzerrer können durch geeignete Wahl der Filterkoeffizienten verschiedene Datensignale herausfiltern. Dies ist beispielsweise für Diversitätsmodi möglich.
Mobilfunksysteme der dritten Generation, wie UMTS nach 3GPP (3rd Generation Partnership Project), sehen die Verwendung von Sendeantennen-Diversität (sogenannte TX-Antennendiversität) vor. Sendeantennen-Diversität bedeutet, dass das Sendesignal von mindestens zwei verschiedenen Antennen abgestrahlt wird. Werden zwei Sendeantennen verwendet, wie dies beispielsweise beim UMTS-Standard (Universal Mobile Telecommunications System) der Fall ist, kann das abgestrahlte Signal auf einer der beiden Sendeantennen (üblicherweise auf der zugeschalteten zweiten Antenne) nach einer speziellen Vorschrift kodiert werden, so dass beide Sendesignalströme zeitgleich orthogonal zueinander gesendet werden. Durch eine geeignete Dekodierung des Empfangssignals, welches sich aus einer Überlagerung der von den beiden Sendeantennen abgestrahlten Antennensignale ergibt, kann die Leistungsfähigkeit des Datenübertragungssystems durch TX-Antennendiversität signifikant verbessert werden.
Im UMTS-Standard sind vier TX-Antennendiversitätsmodi vorgesehen: Im Normalmodus (normal mode) wird keine TX-Antennendiversität eingesetzt, d.h. die Signalabstrahlung erfolgt über eine einzige Antenne. Im STTD-Modus (Space Time Transmit Diversity) wird über die erste Antenne der unveränderte Sende-Datenstrom und über die zweite Antenne der STTD-kodierte Datenstrom ausgesendet. Die STTD-Codierung bewirkt, dass jeweils zwei aufeinanderfolgende empfangene Symbole benötigt werden, um im Empfänger zwei der STTD-Codierung zugrunde liegenden Symbole zu ermitteln. Die im STTD-Modus durchgeführte STTD-Codierung des über die zweite Antenne abgestrahlten Datenstroms ist dem UMTS-Standard 3GPP TS 25.211 V4.6.0 (2002-09) im Kapitel 5.3.1.1 zu entnehmen. Bei CLTD (Closed-Loop Transmit Diversity) werden ebenfalls zwei Sendeantennen eingesetzt. Die Sendeantennenleistungen werden antennenspezifisch durch Feedback-Informationen gesteuert, die vom Empfänger an den Sender (Basisstation) rückgemeldet werden. Im UMTS-Standard ist der sogenannte CLTD1-Modus spezifiziert. Nähere Angaben sind dem UMTS-Standard 3GPP TS 25.214 V6.8.0 (2006-03) in dem Kapitel 7.2 (CLTD1-Modus) zu entnehmen.
Ein besonderer Fall tritt auf, wenn zwei Datenkanäle mit unterschiedlichen TX-Antennenidiversitätsmodi ausgestrahlt werden, wie es beim CLTD-Modus auftreten kann. Dabei liegt ein Kontrollkanal in einem STTD-Modus und der Datenkanal in einem CLTD Modus vor. Die unterschiedlichen Modi erfordern unterschiedliche Koeffizienten für das Entzerrerfilter, so dass zwei parallele Filterstrukturen für einen gleichzeitigen Empfang notwendig sind.
Durch eine geeignete Wahl der an den Multiplizierern bereitgestellten Filterkoeffizienten kann so an dem ersten Ausgang 531 ein einer ersten Sendeantenne einer STTD-Codierung zugeordnetes Signal bereitgestellt werden. An dem zweiten Ausgang 532 kann an einer zweiten Sendeantenne einer STTD-Codierung zugeordnetes Signal bereitgestellt werden. Aus beiden Signalen lässt sich das in der STTD-Codierung übertragene Datensignal rekonstruieren.
Ebenso kann parallel ein anderer Datenkanal einer CLTD-Codierung an dem dritten Ausgang 533 des Entzerrers bereitgestellt sein.
Insgesamt ergibt sich somit ein äußerst flexibler Entzerrer. Diese wurde beispielhaft dargestellt. Insbesondere die Anzahl der Filter, die Länge der Filter und die Anzahl der parallelen Entzerrer-Strukturen, die auf eine gemeinsame Kette von Verzögerungselementen zurückgreift, kann den jeweiligen Umständen gemäß angepasst sein. Es ist ebenso möglich, mehrere parallele Entzerrer-Strukturen aufzubauen, die auf mehrere parallel Ketten von Verzögerungselementen zurückgreifen.
In diesem Dokument sind die folgenden Veröffentlichungen zitiert:

[1] US 2004/0127164 A1 .

101: Ordinate
102: Abszisse
103: erster Anhäufung
104: zweite Anhäufung
105: dritte Anhäufung
01: Eingang
202: Impulsformungsfilter
203: Entzerrer
204: Schätzvorrichtung
205: Auswahlvorrichtung
206: Schaltvorrichtung
207: Demodulationseinheit
208: Ausgang
301: Entzerrereingang
302: Datenspeicher
303: erstes Filter
304: zweites Filter
305: drittes Filter
306: viertes Filter
307: erstes Schaltelement
308: zweites Schaltelement
309: drittes Schaltelement
310: Addierer
311: Entzerrerausgang
401: Eingang
402: erstes Verzögerungselement
403: zweites Verzögerungselement
404: erster Multiplizierer
405: drittes Verzögerungselement
406: zweiter Multiplizierer
407: viertes Verzögerungselement
408: dritter Multiplizierer
409: erster Anzapfungspunkt
410: zweiter Anzapfungspunkt
411: dritter Anzapfungspunkt
412: Addierer
413: erster Ausgang
414: zweiter Ausgang
501: Eingang
502: Datenspeicher
503: erstes Verzögerungselement
504: zweites Verzögerungselement
505: drittes Verzögerungselement
506: Schaltelement
507: viertes Verzögerungselement
508: fünftes Verzögerungselement
509: sechstes Verzögerungselement
510: erster Multiplizierer
511: zweiter Multiplizierer
512: dritter Multiplizierer
513: vierter Multiplizierer
514: fünfter Multiplizierer
515: sechster Multiplizierer
516: siebter Multiplizierer
517: achter Multiplizierer
518: neunter Multiplizierer
519: zehnter Multiplizierer
520: elfter Multiplizierer
521: zwölfter Multiplizierer
522: dreizehnter Multiplizierer
523: vierzehnter Multiplizierer
524: fünfzehnter Multiplizierer
525: sechzehnter Multiplizierer
526: siebzehnter Multiplizierer
527: achtzehnter Multiplizierer
528: erster Addierer
529: zweiter Addierer
530: dritter Addierer
531: erster Ausgang des Entzerrers
532: zweiter Ausgang des Entzerrers
533: dritter Ausgang des Entzerrers
534: vierter Ausgang des Entzerrers

Claims

Empfänger zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals mit – einem Entzerrer (203), dem das Datensignal zuführbar ist, wobei der Entzerrer (203) eine Vielzahl von Filtern (303, 304, 305, 306) und eine an die Filter (303, 304, 305, 306) gekoppelte Schaltvorrichtung (206) aufweist, – einer Auswahlvorrichtung (205), die derart eingerichtet ist, dass sie in Abhängigkeit des Kanalprofils eine erste Zahl und eine zweite Zahl ermittelt, – wobei die Schaltvorrichtung (206) derart eingerichtet ist, dass sie eine der ersten Zahl entsprechende Anzahl von linearen Filtern (303, 304, 305, 306) zu einem ersten Gesamtfilter verbindet und eine der zweiten Zahl entsprechende Anzahl von linearen Filtern (303, 304, 305, 306) zu einem zweiten Gesamtfilter verbindet.
Empfänger gemäß Patentanspruch 1, wobei der Entzerrer (203) derart eingerichtet ist, dass das Datensignal dem ersten Gesamtfilter und dem zweiten Gesamtfilter zuführbar ist.
Empfänger gemäß Patentanspruch 2, wobei der Entzerrer (203) derart eingerichtet ist, dass das Datensignal dem zweiten Gesamtfilter über ein Verzögerungselement zuführbar ist.
Empfänger gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, mit einem Speicherelement (502), das an den Entzerrer (203) gekoppelt ist und derart eingerichtet ist, dass das Datensignal abschnittsweise im Speicherelement (502) hinterlegbar ist.
Empfänger gemäß Patentanspruch 4, wobei das Speicherelement (502) derart eingerichtet ist, dass die hinterlegten Daten beliebig abrufbar sind.
Empfänger gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei der Entzerrer (203) wenigstens drei Filter (303, 304, 305, 306) aufweist.
Empfänger gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, mit einer Schätzvorrichtung zum Ermitteln des Kanalprofils.
Empfänger gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei die Schätzvorrichtung (204) derart eingerichtet ist, dass das Kanalprofil auf Grundlage von Pilotsignalen ermittelbar ist, die von den Datensignalen verschieden sind.
Empfänger gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche, wobei der Entzerrer (203) je einen Pfad für einen Diversitätsmodus aufweist.
Empfänger gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche wobei die Auswahlvorrichtung (205) eine dritte Zahl ermittelt und die Schaltvorrichtung derart eingerichtet ist, dass sie eine der dritten Zahl entsprechende Anzahl von Filtern zu einem dritten Gesamtfilter verbindet.
Verfahren zum Empfangen eines ein Kanalprofil aufweisenden Datensignals mit den folgenden Schritten: – Ermitteln eines Kanalprofils auf Grundlage eingegangener Datensignale, – Ermitteln einer ersten Zahl und einer zweiten Zahl in Abhängigkeit von Eigenschaften des Kanalprofils, – Verbinden einer der ersten Zahl entsprechenden Anzahl von Filtern (303, 304, 305, 306) in einem Entzerrer (203) zu einem ersten Gesamtfilter und – Verbinden einer der zweiten Zahl entsprechenden Anzahl von Filtern in einem Entzerrer (203) zu einem zweiten Gesamtfilter.
Verfahren gemäß Patentanspruch 11, mit den Schritten: – Zuführen des eingegangen Datensignals an den ersten Gesamtfilter und – Zuführen des eingegangen Datensignals an den zweiten Gesamtfilter.
Verfahren gemäß Patentanspruch 12, wobei das eingegangene Datensignal dem ersten Gesamtfilter zu einem anderen Zeitpunkt zugeführt ist, als dem zweiten Gesamtfilter.
Verfahren gemäß einem der Patentansprüche 12 oder 13, wobei ein erstes Ausgangssignal des ersten Gesamtfilters und ein zweites Ausgangssignal des zweiten Gesamtfilters zu einem Ausgangsignal des Entzerrers (203) kombiniert werden.